[发明专利]数字图像中的对象分类方法、系统及计算机可读介质

说明书

本发明提供用于区分多个数字图像中的至少一个第一对象与至少一个第二对象的系统和方法。所述至少一个第一对象已接收包含遗传信息的至少一个分子，所述至少一个第二对象未接收包含遗传信息的分子。所述至少一个分子被配置成在多个循环中的每一个循环中接收多种荧光化合物中的一种。所述数字图像在荧光化合物发射电磁辐射期间由光学成像系统确定，其中所述多个数字图像包含多个系列的图像，系列中的每个图像指的是相应荧光化合物的发射光谱，并且其中对于多个循环中的每一个循环重复地获取所述系列的图像。

技术领域

本发明涉及用于区分多个数字图像中的至少一个第一对象与至少一个第二对象的系统和方法。更具体地，本发明涉及对活对象进行分类并将其与空白对象区分，优选用于DNA测序。

背景技术

生物技术、医学和相关技术领域基于对分子的分析。电子器件可以以高的精度和特异性分析分子。特别是在过去的几年中，已经开发自动电子器件以用于通过常规方法分析大量样品。例如，现代DNA测序装置被用于常规分析大量DNA探针。蛋白质样品可以通过高通量筛选和相关方法来分析。通常，这些电子器件检测从样品探针发射的荧光信号。当分子如核酸或蛋白质已经用荧光化合物如染料标记时，这是可能的。

市售测序装置能够对用荧光染料标记的大量样品进行并行测序。最近开发的称为“下一代测序”(NGS)的方法已经彻底改变了测序。NGS 允许对在流动池中或通过产生油水乳液在空间上分离的克隆扩增的或单个DNA分子进行大规模并行测序。NGS允许数千或甚至数百万至数十亿个测序反应同时进行。

在NGS中，测序通过聚合酶介导的核苷酸延伸的重复循环来进行，或在一种形式中通过寡核苷酸连接的迭代循环来进行。作为一种大规模并行过程，视平台而定，NGS在单次仪器运行中产生数百兆碱基至数千兆碱基的核苷酸序列输出。与常规方法相比，廉价地产生大量序列数据是主要优势。

用于NGS技术的NGS平台和常见应用/领域例如在Voelkerding 等人,ClinicalChemistry 55:4 641-658,2009和Metzker,Nature Reviews/Genetics第11卷,2010年1月,第31-46页中进行了综述。

在NGS中，各种目标寡核苷酸共价连接到载体上。接着，用DNA 聚合酶将用荧光染料标记的核苷酸连接到生长的寡核苷酸链上。当用不同的荧光染料标记四种核苷酸时，可以检测从探针发射的荧光信号，并且可以鉴定与寡核苷酸连接的核苷酸的类型。检测后，将荧光染料切割掉，并且进行下一个合成循环，其中新的标记的核苷酸被连接到生长的链上。通过进行多个循环，可以以逐步方式确定生长的寡核苷酸链的序列。工作步骤在自动化测序装置中进行。

US 2010/0323350 A1和WO 2009/117119 A1涉及使用例如通过合成方法从测序获得的数据来确定核苷酸序列中的核酸身份的方法和组合物。

WO 2008/097455 A1涉及一种用于激发和测量包含荧光材料如荧光标记、染料或颜料的样品上或样品中的荧光的成像系统，特别是涉及检测核酸上的荧光标记。此外，公开了一种器件，其被配置为使得同时检测多种不同DNA模板中的荧光标记。

WO 2014/020137 A1涉及一种用于从测序文库富集目标序列来提供目标富集的测序文库的方法，其中该测序文库适合于大规模并行测序并且包含多个双链核酸分子。

从具有标记分子的样品探针发射的荧光信号很弱，但信号必须以高的精度和特异性检测。因此，这些方法需要精确的光学设备，特别是相机和扫描技术。

此外，为了例如在FASTQ中获得精确且可靠的测序结果，需要对测序装置的光学成像系统所捕获的数字图像进行广泛评估。